KR20070008413A - Method and apparatus for searching codebook - Google Patents
Method and apparatus for searching codebook Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070008413A KR20070008413A KR1020060064723A KR20060064723A KR20070008413A KR 20070008413 A KR20070008413 A KR 20070008413A KR 1020060064723 A KR1020060064723 A KR 1020060064723A KR 20060064723 A KR20060064723 A KR 20060064723A KR 20070008413 A KR20070008413 A KR 20070008413A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- stage
- state
- predetermined
- paths
- pulse positions
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
- G10L19/0212—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders using orthogonal transformation
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L15/00—Speech recognition
- G10L15/08—Speech classification or search
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
- G10L19/10—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being a multipulse excitation
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
- G10L19/12—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being a code excitation, e.g. in code excited linear prediction [CELP] vocoders
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/04—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using predictive techniques
- G10L19/08—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters
- G10L19/10—Determination or coding of the excitation function; Determination or coding of the long-term prediction parameters the excitation function being a multipulse excitation
- G10L19/107—Sparse pulse excitation, e.g. by using algebraic codebook
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L2019/0001—Codebooks
- G10L2019/0013—Codebook search algorithms
Abstract
Description
도 1은 AMR 광대역 음성 부호화기 8.85kbps 모드의 고정 코드북 탐색 방법을 나타내는 흐름도.1 is a flow diagram illustrating a fixed codebook search method in an AMR wideband speech coder 8.85kbps mode.
도 2는 전체 4-스테이트 트렐리스 구조에 BC-TCQ 알고리즘을 적용하는 경우 고려되는 트렐리스 경로의 예를 나타낸 도면.2 shows an example of a trellis path to be considered when applying the BC-TCQ algorithm to the entire four-state trellis structure.
도 3은 4-스테이트 트렐리스 구조에서 ATC 알고리즘을 이용한 인코딩 과정의 예를 나타낸 도면.3 illustrates an example of an encoding process using an ATC algorithm in a 4-state trellis structure.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 탐색 장치의 구성도.4 is a block diagram of an apparatus for searching a codebook according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 복호화 장치의 구성도. 5 is a block diagram of a codebook decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6은 트렐리스 구조의 소정 스테이지에서 리스트 비터비 인코딩을 수행하는 모습을 나타내는 도면.FIG. 6 is a diagram illustrating performing List Viterbi encoding at a predetermined stage of a trellis structure. FIG.
도 7은 트렐리스 구조의 소정 스테이트에서 소정 수학식 값을 이용하여 경로 리스트를 결정하는 모습을 나타내는 도면. FIG. 7 is a diagram illustrating a path list being determined using a predetermined equation value in a predetermined state of a trellis structure. FIG.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 탐색 방법의 흐름도.8 and 9 are flowcharts of a codebook searching method according to an embodiment of the present invention.
도 10은 4-스테이트 트렐리스 구조에서 2개 스테이지를 그룹화한 ATC 알고리즘을 적용하는 경우 고려되는 트렐리스 경로의 예를 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a trellis path to be considered when applying an ATC algorithm in which two stages are grouped in a four-state trellis structure.
도 11은 도 10의 트렐리스 구조의 소정 스테이트에서 싱글 비터비 인코딩을 수행하는 모습을 나타내는 도면.FIG. 11 is a diagram illustrating single Viterbi encoding performed in a predetermined state of the trellis structure of FIG. 10. FIG.
도 12는 도 10의 트렐리스 구조의 소정 스테이트에서 소정 수학식 값을 이용하여 싱글 비터비 인코딩을 수행하는 모습을 나타내는 도면.FIG. 12 is a diagram illustrating single Viterbi encoding performed using a predetermined equation value in a predetermined state of the trellis structure of FIG. 10. FIG.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드북 탐색 방법의 흐름도이다.13 and 14 are flowcharts of a codebook searching method according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 코드북 검색 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 음성 신호 중 소정 신호를 모델링하는 펄스들을 포함하는 코드북을 탐색하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for searching a codebook, and more particularly, to a method and apparatus for searching a codebook including pulses for modeling a predetermined signal of a voice signal.
이동 및 위성 통신, 멀티미디어 통신, 개인 휴대통신, 인터넷폰 등 정보통신 응용분야에서 중요한 요소 기술 중 하나가 음성을 압축/복원하여 부호화하는 보코더(Vocoder)기술이다. 음성을 압축하는 보코더에는 여러 가지 종류가 있다. 분석 및 합성 (Analysis-by-Synthesis) 구조를 갖는 일반적인 방식인 CELP(Code Excited Linear Predictive coding) 방식은 멀티미디어 및 무선통신 시스템에서 가장 널리 쓰이는 부호화 기술이다. 상기 CELP 방식은 성도의 잔여 신호와 성문의 특성을 적응 코드북과 고정 코드북으로 모델링하고 있다. 상기 CELP 방식은 코드북들의 구조와 검색 과정에 따라 구현의 복잡성과 합성 음질이 결정되기 때문에 다양한 처리 방법과 그 변형들이 제안되어 있다. One of the key element technologies in information and communication applications such as mobile and satellite communication, multimedia communication, personal mobile communication, and Internet phone is Vocoder technology that compresses / restores and encodes voice. There are several types of vocoder that compress voice. Code Excited Linear Predictive coding (CELP), a common method with analysis-by-synthesis, is the most widely used coding technology in multimedia and wireless communication systems. The CELP method models the residual signal of the saints and the characteristics of the gates into an adaptive codebook and a fixed codebook. Since the implementation of the CELP method and the complexity of the implementation are determined according to the structure and retrieval process of the codebooks, various processing methods and variations thereof have been proposed.
상기 고정 코드북으로 모델링하는 방법으로서, 간단한 대수적인 방법으로 코드 벡터(code vector)를 구해주는 대수 코드 여기 선형 예측(Alegebraic Code Excited Linear Prediction, ACELP)방식이 있다. 상기 ACELP 방식은 프레임당 몇 개의 진폭(+1/-1) 펄스 조합으로 이루어진 대수적 부호 구조로 되어 있고 코드북 내에 제한된 진폭 펄스를 사용하므로, 코드북을 저장할 필요가 없고 채널 잡음에 강하다는 장점이 있다. 상기의 방법으로 코드 벡터를 찾는 방법을 고정 코드북 탐색이라고 표현한다. As a method of modeling the fixed codebook, there is an Algebraic Code Excited Linear Prediction (ACELP) method that obtains a code vector by a simple algebraic method. The ACELP method has an algebraic code structure composed of a combination of several amplitude (+ 1 / -1) pulses per frame and uses a limited amplitude pulse in the codebook, thus eliminating the need to store codebooks and being resistant to channel noise. The method of finding a code vector by the above method is referred to as fixed codebook search.
3GPP에 의해 광대역 음성 부호화기 표준으로 선택된 AMR 광대역 음성 부호화기는 23.85, 23.05, 19.85, 18.25, 15.85, 14.25, 12.65, 8.85, 6.60kbps의 9가지 고정 비트율 전송 모드를 가지며, 고정 코드북 탐색은 대수 코드북 구조를 기본으로 전송 모드별로 각기 다른 탐색 방법을 가지고 있다. The AMR wideband speech coder, selected as the wideband speech coder standard by 3GPP, has nine fixed bitrate transmission modes: 23.85, 23.05, 19.85, 18.25, 15.85, 14.25, 12.65, 8.85, and 6.60kbps, and fixed codebook search has an algebraic codebook structure. By default, each transmission mode has a different search method.
도 1은 AMR 광대역 음성 부호화기 8.85kbps 모드의 고정 코드북 탐색 방법을 나타내는 흐름도로서 대수 코드북 구조를 기본으로 한다. 대상 신호의 MSE를 최소화 하는 고정 코드북 
여기서 
AMR 광대역 음성 부호화기 8.85kbps 모드의 대수 코드북의 구조는 [표 1]과 같고, 전체 4개의 트랙 구조에 한 트랙당 한 개의 펄스를 탐색함으로써, 펄스의 위치와 부호에 총 20비트를 할당하여 부호화한다. The structure of the algebraic codebook in 8.85kbps mode of AMR wideband speech coder is shown in [Table 1]. All four tracks are searched for one pulse per track, and a total of 20 bits are assigned and encoded to the pulse position and code. .
[표 1]을 참고하여 고정 코드북 탐색 과정을 살펴보면, 코드북 벡터 
[수학식 4]에서 
도 1의 단계 11에서는 [수학식 4] 및 [수학식 5]를 미리 계산하여 고속 탐색을 가능하게 한다. 그리고 계산량을 줄이기 위한 펄스 후보 벡터들을 선정할 때 이용되는 값 b(n)을 [수학식 6]과 같이 계산한다.In
단계 12에서는 단계 11에서 미리 계산한 [수학식 6]을 이용해서 첫 번째와 세 번째 트랙에 대한 펄스 위치의 후보 벡터들을 선택한다. In
[수학식 6]에서 
단계 13의 단계 13a 내지 단계 13c에서는 상기 후보 벡터들이 속한 t트랙과 다음 트랙인 t+1트랙을 이용한 2개의 겹쳐진 루프에서 [수학식 1]의 값을 최대로 하는 2개 펄스의 최적 위치를 찾는다. 구해진 2개의 펄스를 고정하고 단계 12에서 구한 상기 후보 벡터들이 속한 t+2트랙과 다음 트랙인 t+3트랙을 이용한 2개의 겹쳐진 루프를 통하여 [수학식 1]의 값을 최대로 하는 2개 펄스의 최적 위치를 추가로 찾아 총 4개의 최적 펄스 위치와 부호를 결정한다. 단계 13d 내지 13f에서는 상기 단계 13a 내지 13c의 과정을 4번 반복하여 네 가지 중 [수학식 1]의 값을 최대로 하는 총 4개의 최적 펄스 위치와 부호를 최종적으로 결정한다. 하나의 트랙에서 상관도 값에 의해 몇 개의 후보 펄스를 선택한 후 연속된 다음 트랙에 대해 탐색을 수행함으로서 전체 트랙에 대해 탐색하는 방법에 비해 계산량을 감소시킬 수 있으나, 상기와 같은 탐색 구조는 음질에 비해 계산량이 다소 많다. In
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기존의 코드북 탐색 방법에 비해 계산량 및 음질 면에서 향상된 코드북 탐색 방법 및 장치를 제공하는 데 있다. 또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는 데 있다. 또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method and apparatus for searching a codebook improved in terms of calculation amount and sound quality compared to a conventional codebook search method. Further, the present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above-described method on a computer. Further, the present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the above method on a computer.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 코드북 탐색 방법은, 음성 신호 중 소정 신호를 모델링하는 펄스들을 포함하는 코드북을 탐색하는 방법에 있어서, (a) 소정 트렐리스 구조의 어느 하나의 스테이트에 대하여, 상기 스테이트 와 다른 스테이트를 연결하는 적어도 하나의 브랜치에 할당된 소정 펄스 위치 집합의 펄스 위치들에 대응하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 소정 개수의 펄스 위치들에 각각 대응하는 상기 소정 개수의 경로들을 선택하는 단계; (b) 상기 스테이트가 아닌 다른 스테이트에 대하여, 상기 (a) 단계를 수행하는 단계; (c) 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계에서 선택된 경로들을 포함하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치들에 대응하는 경로를 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Codebook search method according to the present invention for solving the above technical problem, a method for searching a codebook including pulses for modeling a predetermined signal of the voice signal, (a) in any state of a predetermined trellis structure For each of the paths corresponding to the pulse positions of a predetermined set of pulse positions assigned to at least one branch connecting the state to the other state, the predetermined number corresponding to the predetermined number of pulse positions that most closely matches the predetermined signal, respectively. Selecting a number of paths; (b) for a state other than the state, performing step (a); (c) selecting a path corresponding to the pulse positions that most match the predetermined signal among the paths including the paths selected in steps (a) and (b).
바람직하게는, 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계는 상기 트렐리스 구조의 어느 하나의 스테이지에 속하는 스테이트에 대하여 수행하고, (d) 상기 스테이지가 아닌 다른 스테이지에서 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 (c) 단계는 상기 (a) 단계, 상기 (b) 단계 및 상기 (d) 단계에서 선택된 경로들을 포함하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치들에 대응하는 경로를 선택하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the steps (a) and (b) are performed on a state belonging to any one stage of the trellis structure, (d) the steps (a) and The method may further include performing step (b), wherein step (c) may include the predetermined signal among the paths including the paths selected in steps (a), (b), and (d). And selecting a path corresponding to the most matching pulse positions.
상기 소정 신호는 음성 신호를 선형 예측 부호화를 사용하여 필터링하고, 피치 성분을 제거한 신호일 수 있다.The predetermined signal may be a signal obtained by filtering a speech signal using linear prediction coding and removing a pitch component.
바람직하게는, 상기 (d) 단계는 상기 트렐리스 구조의 첫 번째 스테이지부터 마지막 스테이지까지 순차적으로 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, step (d) is characterized in that the steps (a) and (b) are sequentially performed from the first stage to the last stage of the trellis structure.
바람직하게는, 상기 트렐리스 구조는 제 1 스테이지에 제 1 펄스 위치 집합이 할당되어 있고, 제 2 스테이지에 제 2 펄스 위치 집합이 할당되어 있으며, 상기 제 1 스테이지의 각 브랜치에 상기 제 1 펄스 위치 집합을 분할한 펄스 위치 집합이 할당되어 있고, 상기 제 2 스테이지의 각 브랜치에 상기 제 2 펄스 위치 집합을 분할한 펄스 위치 집합이 할당되어 있는 것을 특징으로 한다.Preferably, the trellis structure has a first set of pulse positions assigned to a first stage, a second set of pulse positions assigned to a second stage, and the first pulses assigned to each branch of the first stage. A pulse position set obtained by dividing the position set is assigned, and a pulse position set obtained by dividing the second pulse position set is allocated to each branch of the second stage.
바람직하게는, 상기 제 1 펄스 위치 집합과 상기 제 2 펄스 위치 집합 중 적어도 하나는 펄스 위치가 배타적인 복수 개의 소정 집합들의 합집합인 것을 특징으로 한다.Preferably, at least one of the first set of pulse positions and the second set of pulse positions is a union of a plurality of predetermined sets of which pulse positions are exclusive.
바람직하게는, 상기 트렐리스 구조의 초기 스테이트를 제1 소정 개수로 제약하고, 상기 제약된 각 초기 스테이트에 대응하는 마지막 스테이트를 제2 소정 개수로 제약하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further includes constraining the initial state of the trellis structure to a first predetermined number and constraining the last state corresponding to each of the constrained initial states to a second predetermined number.
바람직하게는, 상기 (d) 단계는 상기 트렐리스 구조의 첫 번째 스테이지부터 소정 번째 스테이지까지 순차적으로 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하고, (e) 상기 소정 번째 스테이지의 어느 하나의 스테이트에 대하여, 상기 (a) 단계, 상기 (b) 단계 및 상기 (d) 단계에서 선택된 경로들을 기초로 상기 스테이트에서 초기 스테이트까지 이르는 경로를 추적하여 상기 스테이트에 대응하는 초기 스테이트를 결정하고, 상기 스테이트에서 상기 제 2 소정 개수로 제약된 마지막 스테이트까지 연결되는 경로를 결정하는 단계; 및 (f) 상기 스테이지에서, 상기 스테이트가 아닌 다른 스테이트에 대하여 상기 (e) 단계를 수행하는 단계; (g) 상기 (e) 단계 및 상기 (f) 단계에서 결정된 경로 상의 스테이트에 대하여 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 수행하는 단계를 더 포함하고, 상기 (c) 단계는, 상기 (a) 단계, 상기 (b) 단계, 상기 (d) 및 상기 (g) 단계에서 선택된 경로들 을 포함하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치들에 대응하는 경로를 선택하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (d) is characterized in that performing the steps (a) and (b) sequentially from the first stage to the predetermined stage of the trellis structure, (e) the predetermined For any one state of the first stage, the initial path corresponding to the state is traced by tracking the path from the state to the initial state based on the paths selected in the steps (a), (b) and (d). Determining a state and determining a path from said state to the last state constrained to said second predetermined number; And (f) in the stage, performing step (e) for a state other than the state; (g) further comprising performing steps (a) and (b) for the state on the path determined in steps (e) and (f), wherein step (c) comprises: selecting a path corresponding to the pulse positions which most match the predetermined signal among the paths including the paths selected in steps a), (b), (d) and (g) do.
바람직하게는 상기 트렐리스 구조는 N개(=2v, 여기서 v는 정수)개의 스테이트 및 L개의 스테이지를 가지고, 상기 제1 소정 개수는 2w(여기서, 0≤w≤v)개이며 상기 제2 소정 개수는 2v-w개이고, 상기 소정 번째 스테이지는 
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 코드북 탐색 방법은, 음성 신호 중 소정 신호를 모델링하는 펄스들을 포함하는 코드북을 탐색하는 방법에 있어서, (a) 스테이지가 소정 개수씩 그룹화된 소정 트렐리스 구조의 어느 하나의 스테이지 그룹에서, 상기 스테이지 그룹 내의 최후 스테이지의 어느 하나의 스테이트에 대하여 상기 스테이트와 상기 스테이지 그룹의 최선 스테이지의 스테이트들을 연결하는 복수 개의 브랜치들에 할당된 소정 펄스 위치 집합들에 속하는 펄스 위치들의 조합에 대응하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치들의 조합에 대응하는 경로를 선택하는 단계; (b) 상기 최후 스테이지의 다른 스테이트에 대하여 상기 (a) 단계를 수행하는 단계; (c) 상기 스테이지 그룹이 아닌 다른 스테이지 그룹에서 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 수행하는 단계; 및 (d) 상기 (a) 단계 내지 상기 (c) 단계에서 선택된 경로들을 포함하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치들에 대응하는 경로를 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Codebook search method according to the present invention for solving the technical problem, a method for searching a codebook including pulses for modeling a predetermined signal of the voice signal, (a) a predetermined trellis grouped by a predetermined number of stages In any one stage group of the structure, it belongs to predetermined pulse position sets assigned to a plurality of branches connecting the state and the state of the best stage of the stage group with respect to any state of the last stage in the stage group. Selecting a path corresponding to the combination of pulse positions that most matches the predetermined signal from among paths corresponding to the combination of pulse positions; (b) performing step (a) for the other states of the last stage; (c) performing steps (a) and (b) in a stage group other than the stage group; And (d) selecting a path corresponding to the pulse positions that most match the predetermined signal among the paths including the paths selected in steps (a) to (c). .
상기 소정 신호는 음성 신호를 선형 예측 부호화를 사용하여 필터링하고, 피치 성분을 제거한 신호일 수 있다.The predetermined signal may be a signal obtained by filtering a speech signal using linear prediction coding and removing a pitch component.
바람직하게는, 상기 (c) 단계는 상기 트렐리스 구조의 첫 번째 스테이지 그룹부터 마지막 스테이지 그룹까지 순차적으로 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (c) is characterized in that the steps (a) and (b) are sequentially performed from the first stage group to the last stage group of the trellis structure.
바람직하게는, 상기 트렐리스 구조는 제 1 스테이지에 제 1 펄스 위치 집합이 할당되어 있고, 제 2 스테이지에 제 2 펄스 위치 집합이 할당되어 있으며, 상기 제 1 스테이지의 각 브랜치에 상기 제 1 펄스 위치 집합을 분할한 펄스 위치 집합이 할당되어 있고, 상기 제 2 스테이지의 각 브랜치에 상기 제 2 펄스 위치 집합을 분할한 펄스 위치 집합이 할당되어 있는 것을 특징으로 한다.Preferably, the trellis structure has a first set of pulse positions assigned to a first stage, a second set of pulse positions assigned to a second stage, and the first pulses assigned to each branch of the first stage. A pulse position set obtained by dividing the position set is assigned, and a pulse position set obtained by dividing the second pulse position set is allocated to each branch of the second stage.
바람직하게는, 상기 제 1 펄스 위치 집합과 상기 제 2 펄스 위치 집합 중 적어도 하나는 펄스 위치가 배타적인 복수 개의 소정 집합들의 합집합인 것을 특징으로 한다.Preferably, at least one of the first set of pulse positions and the second set of pulse positions is a union of a plurality of predetermined sets of which pulse positions are exclusive.
바람직하게는, 상기 트렐리스 구조의 초기 스테이트를 제1 소정 개수로 제약하고, 상기 제약된 각 초기 스테이트에 대응하는 마지막 스테이트를 제2 소정 개수로 제약하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further includes constraining the initial state of the trellis structure to a first predetermined number and constraining the last state corresponding to each of the constrained initial states to a second predetermined number.
바람직하게는, 상기 (c) 단계는 상기 트렐리스 구조의 첫 번째 스테이지 그룹부터 소정 번째 스테이지 그룹까지 순차적으로 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하고, (e) 상기 소정 번째 스테이지 그룹 내의 최후 스테이지의 어느 하나의 스테이트에 대하여, 상기 (a) 단계 내지 상기 (c) 단계에서 선택된 경로들을 기초로 상기 스테이트에서 초기 스테이트까지 이르는 경로를 추적하여 상기 스테이트에 대응하는 초기 스테이트를 결정하고, 상기 스테이트에서 상기 제 2 소정 개수로 제약된 마지막 스테이트까지 연결되는 경로를 결정하는 단계; (f) 상기 최후 스테이지에서, 상기 스테이트가 아닌 다른 스테이트에 대하여 상기 (e) 단계를 수행하는 단계; 및 (g) 상기 (e) 단계 및 상기 (f) 단계에서 결정된 경로 상의 스테이트에 대하여 상기 (a) 단계 및 상기 (b) 단계를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 (d) 단계는, 상기 (a) 단계, 상기 (b) 단계, 상기 (c) 단계 및 상기 (g) 단계에서 선택된 경로들을 포함하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치들에 대응하는 경로를 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (c) is characterized in that performing the steps (a) and (b) sequentially from the first stage group to the predetermined stage group of the trellis structure, (e) For any one state of the last stage in the predetermined stage group, the initial path corresponding to the state is tracked by tracking the path from the state to the initial state based on the paths selected in the steps (a) to (c). Determining a state and determining a path from said state to the last state constrained to said second predetermined number; (f) in the last stage, performing step (e) for a state other than the state; And (g) performing the steps (a) and (b) on the state on the path determined in steps (e) and (f). The step) is a path corresponding to the pulse positions that most match the predetermined signal among the paths including the paths selected in steps (a), (b), (c), and (g). Selecting; characterized in that it comprises a.
바람직하게는, 상기 트렐리스 구조는 N개(=2v, 여기서 v는 정수)개의 스테이트 및 L개의 스테이지를 가지는 것을 특징으로 하고, 상기 제1 소정 개수는 2w(여기서, 0≤w≤v)개이며 상기 제2 소정 개수는 2v-w개인 것을 특징으로 하고, 상기 소정 번째 스테이지 그룹의 최후 스테이지는 
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 코드북 탐색 장치는, 음성 신호 중 소정 신호를 모델링하는 펄스들을 포함하는 코드북을 탐색하는 장치에 있어서, 소정 트렐리스 구조가 저장되어 있는 트렐리스 구조 데이터베이스; 상기 트렐리스 구조의 각 스테이트에 대하여, 상기 스테이트와 다른 스테이트를 연 결하는 적어도 하나의 브랜치에 할당된 소정 펄스 위치 집합의 펄스 위치들에 대응하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 소정 개수의 펄스 위치들에 각각 대응하는 소정 개수의 경로들을 선택하는 선택부; 상기 소정 개수의 펄스 위치들 및 상기 소정 개수의 경로들을 저장하는 메모리부; 및 상기 저장부에 저장된 상기 펄스 위치들 및 상기 경로들을 기초로 상기 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치 정보 및 경로 정보를 출력하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a codebook search apparatus. Database; For each state of the trellis structure, a predetermined number of paths corresponding most to the predetermined signal among paths corresponding to the pulse positions of a predetermined set of pulse positions assigned to at least one branch connecting the state to another state; A selector for selecting a predetermined number of paths respectively corresponding to the pulse positions; A memory unit for storing the predetermined number of pulse positions and the predetermined number of paths; And an output unit configured to output pulse position information and path information that most match the predetermined signal based on the pulse positions and the paths stored in the storage unit.
바람직하게는, 상기 트렐리스 구조는, 제 1 스테이지에 제 1 펄스 위치 집합이 할당되어 있고, 제 2 스테이지에 제 2 펄스 위치 집합이 할당되어 있으며, 상기 제 1 스테이지의 각 브랜치에 상기 제 1 펄스 위치 집합을 분할한 펄스 위치 집합이 할당되어 있고, 상기 제 2 스테이지의 각 브랜치에 상기 제 2 펄스 위치 집합을 분할한 펄스 위치 집합이 할당되어 있는 것을 특징으로 한다.Preferably, in the trellis structure, a first set of pulse positions is assigned to a first stage, a second set of pulse positions is assigned to a second stage, and the first branch is assigned to each branch of the first stage. A pulse position set obtained by dividing the pulse position set is assigned, and a pulse position set obtained by dividing the second pulse position set is allocated to each branch of the second stage.
상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 코드북 탐색 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다. In order to solve the above further technical problem, the present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the codebook searching method on a computer.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail preferred embodiments of the present invention.
본 발명에 대한 세부적인 설명에 앞서, 본 발명에 적용되는 블록 제한된 트렐리스 부호화 양자화(Block Constrained Trellis Coded Quantization : BC-TCQ) 방식에 대하여 설명하면 다음과 같다. Prior to the detailed description of the present invention, a block constrained trellis coded quantization (BC-TCQ) scheme applied to the present invention will be described.
본 발명에서 적용한 BC-TCQ 알고리즘은 1/2 레이트 길쌈부호기 및 피드백이 없는 인코더 구조를 기반으로 하는 N(=2v, 여기서 v는 샘플당 할당 비트수) 트렐리스 구조를 이용한 것이다. BC-TCQ 알고리즘을 위한 전제 조건으로서, 선택 가능한 트렐리스 경로의 초기 스테이트를 전체 N개의 스테이트 중 2w(여기서, 0≤w≤v)개로 제약하고, 마지막 스테이지의 스테이트도 트렐리스 경로의 초기 스테이트에 따라 전체 
이와 같은 BC-TCQ 알고리즘을 적용하여 싱글 비터비 부호화를 수행하는 과정은 다음과 같다. 첫 번째 스테이지부터 
도 2는 전체 4-스테이트 트렐리스 구조에 w가 1인 BC-TCQ 알고리즘을 적용하는 경우 고려되는 트렐리스 경로의 예를 나타낸 것이다. 선택가능 한 트렐리스 경로의 초기 스테이트는 4개 스테이트들 중 '00' 혹은 '10'이며, 마지막 스테이지의 스테이트는 초기 스테이트가 '00'인 경우 '00' 혹은 '01', 초기 스테이트가 '10'인 경우 '10' 혹은 '11'로 제약을 둔다. 도 2을 참조하면 
본 발명의 ATC (Algebraic Trellis Code) 알고리즘은 BC-TCQ 알고리즘과 같이 1/2 레이트 길쌈부호기 및 피드백이 없는 인코더 구조를 기반으로 하는 N(=2v, 여기서 v는 샘플당 할당 비트수) 스테이트의 트렐리스 구조를 이용한다. 따라서, BC-TCQ 알고리즘의 전제 조건과 같이 전체 N개의 스테이트 중 2w(여기서, 0≤w≤v)개의 초기 스테이트로 제약하고, 제약한 초기 스테이트에 따라 마지막 스테이지의 스테이트도 2v-w(여기서, 0≤w≤v)개로 제약한다. The Algebraic Trellis Code (ATC) algorithm of the present invention is based on a half rate convolutional encoder and a feedbackless encoder structure, like the BC-TCQ algorithm, of N (= 2 v , where v is the number of allocated bits per sample) state. Use trellis structure. Therefore, as in the prerequisites of the BC-TCQ algorithm, 2 w (where 0 ≦ w ≦ v) initial states of the total N states are constrained, and the state of the last stage is also 2 vw (where, 0 ≤ w ≤ v).
이와 같이 ATC 알고리즘을 적용하여 리스트 비터비 부호화를 수행하는 과정은 다음과 같고, w가 1인 쉬운 예를 들어 설명하겠다.As described above, a process of performing List Viterbi encoding by applying the ATC algorithm is described below, and an easy example in which w is 1 will be described.
첫 번째 스테이지의 제약된 초기 스테이트부터 
그리고 
도 3은 4-스테이트 트렐리스 구조에서 ATC 알고리즘을 이용한 인코딩 과정을 나타낸 도면으로서, 초기 스테이트는 '00' 혹은 '01'이며, 마지막 스테이지의 스테이트는 초기 스테이트가 '00'인 경우 '00'혹은 '10', 초기 스테이트가 '01'인 경우 '01' 혹은 '11'로 제약을 둔 예이다. 이때, 각 스테이트마다 리스트 비터비 알고리즘에 의하여 순서화(ranking)된 리스트 경로가 존재한다. 이를 도 3에서 참조하면, 
아래의 [표 2]는 AMR 광대역 음성 부호화기의 8.85kbps 모드에 대한 고정 코드북 구조를 확장한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 확장 코드북의 구성을 나타낸다. Table 2 below shows a configuration of an extended codebook according to an embodiment of the present invention which extends the fixed codebook structure for the 8.85kbps mode of the AMR wideband speech coder.
본 발명에 따른 확장 코드북은 펄스 위치가 배타적인 복수 개의 소정 집합들의 합집합으로 확장 트랙을 구성한다. 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The extension codebook according to the present invention constitutes an extension track by the union of a plurality of predetermined sets whose pulse positions are exclusive. More specifically described as follows.
[표 2]를 참조하면, 대수 코드북의 두 개의 트랙의 펄스 위치 집합들을 합쳐 서 확장 트랙 V1 내지 V4를 구성한다. [표 3]은 [표 2]의 확장 코드북을 기반으로 트렐리스 구조의 각 브랜치에 할당되는 부코드북을 나타낸 도표이다. Referring to [Table 2], extended tracks V1 to V4 are formed by combining the pulse position sets of two tracks of the algebraic codebook. [Table 3] shows a subcodebook allocated to each branch of the trellis structure based on the extended codebook of [Table 2].
[표 1]을 참조하면, 기존의 대수 코드북에서는 펄스 위치가 각 트랙마다 배타적으로 할당되어 있음을 알 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면 각 트랙마다 16개의 펄스 위치를 갖는 두 개 트랙을 합쳐서 한 확장 트랙당 32개의 펄스 위치를 갖는 확장 코드북을 구성하였다. 따라서 상기 확장 코드북에서 존재 가능한 펄스 위치 조합의 경우의 수가 기존 대수 코드북에서 존재 가능한 경우의 수보다 많아지므로, 이론적으로 보더라도 상기 확장 코드북을 적용할 경우에 음질이 더 좋아지리라는 점을 알 수 있다. Referring to [Table 1], it can be seen that in the existing algebra codebook, pulse positions are exclusively assigned to each track. According to a preferred embodiment of the present invention, two tracks having 16 pulse positions for each track are combined to form an extension codebook having 32 pulse positions per extension track. Therefore, since the number of pulse position combinations that can exist in the extended codebook is greater than that in existing algebraic codebooks, it can be seen that the sound quality will be better when the extended codebook is applied in theory.
[표 3]에서 보는 바와 같이 상기 확장 코드북을 트렐리스 구조에 적용하여, 각 스테이지마다 하나의 확장 트랙을 할당하였고, 각 확장 트랙마다 하나의 펄스를 찾는다. 따라서, 하나의 펄스를 탐색할 때 고려하는 위치는 기존 대수 코드북 구조의 두 배인 32개이고, 각 확장 트랙을 4개의 부코드북으로 나누어 상기 부코드북을 트렐리스 구조의 브랜치에 도 3에 도시된 바와 같이 인터리빙(interleaving) 방식으로 분할하여 할당한다.As shown in Table 3, the extension codebook is applied to a trellis structure, one extension track is allocated to each stage, and one pulse is found for each extension track. Therefore, the position to consider when searching for one pulse is 32, which is twice the structure of the existing algebraic codebook, and each extension track is divided into four subcodebooks, and the subcodebook is shown in FIG. 3 in the branch of the trellis structure. Likewise, the partitions are allocated in an interleaving manner.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 탐색 장치(400)의 구성도이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 코드북 탐색 장치(400)는 트렐리스 구조 데이터베이스(410), 계산부(420), 선택부(430), 메모리부(440), 출력부(450)으로 구성된다.4 is a block diagram of a
트렐리스 구조 데이터베이스(410)는 소정 트렐리스 구조 및 예를 들면 표 3과 같이 트렐리스 구조의 각 스테이지 및 각 브랜치에 할당되는 펄스 위치들의 정보가 저장되어 있다. The
트렐리스 구조 데이터베이스(410)에는 트렐리스 구조가 저장되어 있는데, 상기 트렐리스 구조의 스테이지에 소정 펄스 집합이 할당되어 있고, 브랜치에는 상기 소정 펄스 집합의 부분집합이 할당되어 있다. 예를 들면 상기 트렐리스 구조의 각 스테이지에 [표 3]과 같이 확장 트랙이 할당되어 있고, 각 브랜치에 부코드북이 할당되어 있는 방식으로 저장되어 있다.A trellis structure is stored in the
계산부(420)는 음성 신호 중 소정 신호, 즉 코드북 탐색을 위한 대상 신호를 입력받아 트렐리스 구조 데이터베이스(410)에 저장되어 있는 트렐리스 구조 및 상기 트렐리스 구조에 할당된 펄스 위치 집합들을 이용하여 소정의 수학식 값들을 계산하여 출력한다. The
상기 소정 신호는 음성 신호를 선형 예측 부호화를 사용하여 필터링하고, 피치 성분을 제거한 신호일 수 있다.The predetermined signal may be a signal obtained by filtering a speech signal using linear prediction coding and removing a pitch component.
선택부(430)는 상기 계산부에서 출력된 소정의 수학식 값들을 기초로 트렐리스 구조의 각 스테이트에 대하여, 상기 스테이트와 다른 스테이트를 연결하는 적어도 하나의 브랜치에 할당된 소정 펄스 위치 집합의 펄스 위치들에 대응하는 경로들 중에서 상기 대상 신호와 가장 일치하는 소정 개수의 펄스 위치들에 각각 대응하는 소정 개수의 경로들을 선택한다.The
메모리부(440)는 상기 소정 개수의 펄스 위치들 및 상기 경로들을 저장한다. 한편,트렐리스 구조 데이터베이스(410)는 메모리부(440) 내에 구비될 수도 있다.The
출력부(450)는 상기 저장부에 저장된 상기 펄스 위치들 및 상기 경로들을 기초로 상기 대상 신호와 가장 일치하는 펄스 위치 정보 및 경로 정보를 출력한다.The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 복호화 장치(500)의 구성도이다. 5 is a block diagram of a
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 코드북 복호화 장치(500)는 트렐리스 구조 데이터베이스(510), 코드북 복호화부(520), 출력부(530)로 구성된다.Referring to FIG. 5, the
트렐리스 구조 데이터베이스(510)에는 코드북 탐색 장치(400)의 트렐리스 구조 데이터베이스(410)에 저장되어 있는 트렐리스 구조 및 상기 트렐리스 구조에 할당되는 펄스들의 정보와 동일한 정보가 저장되어 있다.The
코드북 복호화부(520)는 트렐리스 구조 데이터베이스(510)에 저장되어 있는 정보 및 코드북 탐색 장치(400)가 출력한 펄스 위치 정보 및 경로 정보를 이용하여 음성 신호 중 소정 신호를 복원한다. The
출력부(530)는 상기 복원된 소정 신호를 출력한다.The
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 탐색 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 6 to 9 are diagrams for describing a codebook search method according to an embodiment of the present invention.
도 6은 트렐리스 구조의 소정 스테이지에서의 리스트 비터비 인코딩을 수행하는 모습을 나타내고, 도 7은 트렐리스 구조의 소정 스테이트에서 소정 수학식 값을 이용하여 경로 리스트를 결정하는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a list Viterbi encoding performed at a predetermined stage of a trellis structure, and FIG. 7 is a diagram illustrating a path list determined using a predetermined equation value at a predetermined state of the trellis structure. to be.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 코드북 탐색 방법의 흐름도이다.8 and 9 are flowcharts illustrating a codebook search method according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 6의 j번째 스테이지에서의 리스트 비터비 인코딩 과정에서, j번째 스테이지의 s 스테이트와 관련된 펄스 위치 정보는 이전 스테이지의 스테이트에 따라 달라진다. 또한 이전 스테이트에서 순서화(ranking)하여 저장한 최적의 경로에 따라서도 펄스 위치 정보가 달라진다. First, in the list Viterbi encoding process in the j-th stage of FIG. 6, pulse position information related to the s state of the j-th stage depends on the state of the previous stage. In addition, the pulse position information also varies according to the optimal path that is ranked and stored in the previous state.
도 8을 참조하면, 81단계에서, 코드북 탐색 장치(400)는 0 스테이지의 전체 N개의 스테이트 중 제약된 초기 스테이트에서 최적의 펄스 탐색을 위해 이용하는 수학식의 최대값(
82단계에서는 첫 번째 스테이지부터 
여기서, 
상기 [수학식 8] 및 [수학식 9]에 있어서, 
82b 단계는 소정 트렐리스 구조의 어느 하나의 스테이트에 대하여, 상기 스테이트와 다른 스테이트를 연결하는 적어도 하나의 브랜치에 할당된 소정 펄스 위치 집합의 펄스 위치들에 대응하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 소정 개수의 펄스 위치들에 각각 대응하는 소정 개수의 경로들을 선택한다. 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In
82b-1단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 (j-1) 번째 스테이지까지 저장된 누적 [수학식 7]의 값인 
82b-2단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 j 번째 스테이지의 s 스테이트와 연결된 2k개의 트렐리스 리스트 경로들 중 상기 [수학식 11]값에 해당하는 k개의 경로 리스트(k paths)를 [수학식 10]과 같이 저장하고, 이 때 최적의 펄스 위치와 랭킹 순번을 저장한다. In
코드북 탐색 장치(400)는 상기 82단계의 과정을 첫 번째 스테이지부터 
83단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 첫 번째 스테이지부터 
다음, 도 9의 94 단계는 나머지 
94a단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 상기 83 단계에서 결정된 N×k개의 생존 리스트 경로들의 초기 스테이트를 결정하고, 상기 초기 스테이트에 따라 결정된 마지막 L 스테이지의 스테이트로 끝나는 2개의 트렐리스 리스트 경로를 결정한다.In
94b단계에서는 상기 2개의 트렐리스 리스트 경로에서 리스트 비터비 인코딩 과정을 수행한다. 94b단계에서 n은 상기 결정된 2개의 트렐리스 경로에 각각 해당하는 마지막 스테이트 2개를 의미한다. In
94b-11 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 
94b-12 단계에서는 코드북 탐색 장치(400)는 상기 값 
94b-4 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 구해진 전체 [수학식 11]값과 트렐리스 경로 정보, 펄스 정보를 저장한다.In
94d 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 94b 단계에서 구해진 정보를 이용하여 전체 N개의 생존 경로에서 [수학식 11] 값을 가장 크게 하는 스테이트 i를 선택한다.In
94e 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 트렐리스 경로 정보와 펄스 위치 정보, 전체 [수학식 11] 값을 저장하고, 상기 트렐리스 경로 정보와 펄스 위치 정보를 출력한다.In
도 10 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코드북 탐색 방법을 설명 하기 위한 도면들이다. 10 to 14 are diagrams for describing a codebook search method according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 코드북 탐색 방법도 BC-TCQ 알고리즘을 이용한 것으로, 트렐리스 구조는 첫 번째 방법과 유사하나, 인코딩 방법은 스테이지를 그룹화하여 싱글 비터비 부호화하는 점에서 차이가 있다.The codebook search method according to the present embodiment also uses the BC-TCQ algorithm. The trellis structure is similar to the first method, but the encoding method differs in that the single Viterbi coding is performed by grouping the stages.
도 10은 4-스테이트 트렐리스 구조에서 2개 스테이지를 그룹화한 ATC 알고리즘을 적용하는 경우 고려되는 트렐리스 경로의 예를 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a trellis path to be considered when applying an ATC algorithm in which two stages are grouped in a four-state trellis structure.
도 11은 도 10의 트렐리스 구조의 소정 스테이트에서 싱글 비터비 인코딩을 수행하는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 11 is a diagram illustrating single Viterbi encoding performed in a predetermined state of the trellis structure of FIG. 10.
도 12는 도 10의 트렐리스 구조의 소정 스테이트에서 소정 수학식 값을 이용하여 싱글 비터비 인코딩을 수행하는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 12 is a diagram illustrating a single Viterbi encoding using a predetermined equation value in a predetermined state of the trellis structure of FIG. 10.
도 13 및 도 14는 본 실시예에 따른 코드북 탐색 방법의 흐름도이다.13 and 14 are flowcharts of a codebook search method according to the present embodiment.
본 실시예를 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 첫 번째 스테이지의 제약된 초기 스테이트에서 시작하여, 
도 10을 참조하면, 도 3과 마찬가지로 초기 스테이트는 '00' 혹은 '01'이며, 마지막 스테이지 그룹의 스테이트는 초기 스테이트가 '00'인 경우 '00' 또는 '10', 초기 스테이트가 '01'인 경우 '01' 혹은 '11'로 제약을 둔 예이다. 도 10을 참조하면, 그룹화된 
본 실시예에 있어서, 도 10에서와 같이 선택된 트렐리스 경로들 하에서 동작하는 ATC 인코딩 과정을 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서 그룹화하는 스테이지의 수는 몇 개의 펄스 간에 서로의 영향이 고려되도록 할 것인지에 따라 결정할 수 있다. 이는 대수 코드북 구조의 depth-first tree 탐색 방법을 트렐리스 구조에 적용한 것이다. 보다 쉬운 예를 위해 2개 스테이지를 그룹화한 경우로 설명하기로 한다.In the present embodiment, an ATC encoding process operating under selected trellis paths as shown in FIG. 10 will be described with reference to FIGS. 11 to 14. In this embodiment, the number of stages to be grouped can be determined depending on how many pulses the influence of each other is to be considered. This is the depth-first tree search method of algebraic codebook structure applied to trellis structure. For easier example, the two stages are grouped together.
도 11의 (j-1)j 스테이지 그룹에서의 싱글 비터비 인코딩 과정을 살펴보면, (j-1)j 스테이지 그룹의 s 스테이트와 관련된 펄스 위치 정보는 이전 스테이지 그룹의 스테이트에 따라 달라진다. 여기서 (j-1)j 스테이지 그룹은 j-1번째 스테이지 와 j번째 스테이지를 포함하는 스테이지 그룹을 의미한다. 또한, 스테이지를 a개씩 그룹화하면, 스테이지 그룹마다 s 스테이트에 연결된 브랜치 수는 2a개이다. 도 11를 참고하여 보면, 2개 스테이지를 그룹화 하였으므로, s 스테이트에 연결된 브랜치 수는 4개이다. 도 11에서 굵은 실선으로 표시된 부분이 상기 4개의 브랜치를 나타낸다. Referring to the single Viterbi encoding process in the (j-1) j stage group of FIG. 11, pulse position information related to the s state of the (j-1) j stage group varies depending on the state of the previous stage group. Here, the (j-1) j stage group refers to a stage group including a j-1 th stage and a j th stage. In addition, when a stage is grouped, the number of branches connected to the s state is 2 a for each stage group. Referring to FIG. 11, since two stages are grouped, the number of branches connected to the s state is four. In FIG. 11, the portions indicated by the bold solid lines represent the four branches.
이하 도 13 및 도 14에 도시된 흐름도를 기초로 본 실시예에 따른 코드북 탐색 방법을 설명한다. Hereinafter, the codebook searching method according to the present embodiment will be described based on the flowcharts shown in FIGS. 13 and 14.
131단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 0 스테이지의 전체 N개의 스테이트 중 제약된 초기 스테이트에서 최적의 펄스 탐색을 위해 이용하는 수학식의 최대값(
132단계에서 첫 번째 스테이지부터 
132b 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 스테이지 그룹 내의 최후 스테이지의 어느 하나의 스테이트에 대하여 상기 스테이트와 상기 스테이지 그룹의 최선 스테이지의 스테이트들을 연결하는 복수 개의 브랜치들에 할당된 소정 펄스 위치 집 합들에 속하는 펄스 위치들의 조합에 대응하는 경로들 중에서 상기 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치들의 조합에 대응하는 경로를 선택한다. 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In
132b 단계의 132b-1 단계 및 132b-2 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 도 12의 (j-1) 스테이지에 할당된 트랙 및 j 스테이지에 할당된 트랙을 이용한 2개의 겹쳐진 루프에서, 상기 132a 단계에서 계산하여 저장한 최대값 메트릭을 (j-3)(j-2) 스테이지 그룹까지 저장된 누적 [수학식 7] 값인 
132b-3 단계에서, 코드북 탐색 장치(400)는 상기 
코드북 탐색 장치(400)는 상기 132 단계의 과정을 첫 번째 스테이지 그룹부터 
133단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 첫 번째 스테이지부터 (여기서, L은 전체 스테이지수) 스테이지까지 132단계에서 저장한 그룹 경로를 바탕으로 경로 백트랙킹(Path Backtracking)에 의해 N개의 생존 그룹 경로를 결정한다.In
도 14의 144 단계에서는 나머지 
144a 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 상기 133 단계에서 결정된 N개의 생존 그룹 경로들의 초기 스테이트를 경로 백트랙킹(Path Backtracking)에 의해 결정하고, 이에 따른 마지막 
144b 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 상기 2개의 트렐리스 그룹 경로에서 싱글 비터비 인코딩을 수행한다. In
144b-11 단계 및 144b-12 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 
144b-13 단계 및 144b-14 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 상기 
144b-2 단계 및 144b-3 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 144b-13단계에서 구해진 전체 [수학식 13] 값을 가장 크게 하는 스테이트 n을 선택한다.In
144b-4 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 구해진 전체 [수학식 13]값과 트렐리스 그룹 경로 정보, 펄스 정보를 저장한다.In
144d 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 144b 단계에서 구해진 정보를 이용하여 전체 N개의 생존 그룹 경로에서 전체 [수학식 13] 값을 최대로 하는 스테이트 i를 선택한다.In
144e 단계에서 코드북 탐색 장치(400)는 최종적으로 트렐리스 그룹 경로 정보와 펄스 위치 정보, 전체 [수학식 13] 값을 저장하고, 상기 트렐리스 그룹 경로 정보와 펄스 위치 정보를 출력한다.In
<실험 예>Experimental Example
3GPP에 의해 광대역 음성 부호화기 표준으로 선택된 AMR 광대역 부호화기 8.85k 모드의 고정 코드북 탐색에 ATC와 리스트 비터비 알고리즘을 사용한 본 발명을 적용한 경우 성능 및 계산량을 AMR 광대역 부호화기의 기존 대수 코드북 사용시 와 비교하여 [표 4] 및 [표 5]에 각각 나타내었다. [표 4] 및 [표 5]를 참조하면, 리스트 비터비 경로 수 k에 따른 성능 및 계산량이 나타나 있다.AMR wideband encoder selected by 3GPP as the wideband speech coder standard When the present invention using the ATC and list Viterbi algorithm is applied to the fixed codebook search in 8.85k mode, the performance and the computations are compared with those of the conventional algebraic codebook of the AMR wideband coder. 4] and [Table 5], respectively. Referring to [Table 4] and [Table 5], the performance and the amount of calculation according to the number of list Viterbi paths k are shown.
상기 성능은 ITU-T 표준 음질 측정 software P.826인 PESQ(perceptual evaluation of speech quality)를 사용하여 측정하였고, 상기 계산량은 인코딩시 측정되는 펄스 탐색 횟수를 측정하여 나타내었다.The performance was measured using the perceptual evaluation of speech quality (PESQ), which is the ITU-T standard sound quality measurement software P.826, and the calculation amount was expressed by measuring the number of pulse searches measured during encoding.
상기 [표 4] 및 [표 5]를 살펴보면, 리스트 비터비 경로 수가 4 이상일 때 얻어지는 본 발명의 성능이 AMR 광대역 부호화기의 기존 대수 코드북 사용시의 성능보다 우수한 성능을 갖는다. 특히 리스트 비터비 경로 수가 4인 경우 음질은 향상되고 계산량은 줄어들었음을 알 수 있다.Referring to Tables 4 and 5, the performance of the present invention obtained when the number of list Viterbi paths is 4 or more is superior to that of the existing algebra codebook of the AMR wideband encoder. In particular, when the number of list Viterbi paths is 4, the sound quality is improved and the calculation amount is reduced.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium. In addition, the structure of the data used in the above-described embodiment of the present invention can be recorded on the computer-readable recording medium through various means.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. The computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (for example, a CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (for example, the Internet). Storage medium).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. So far, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments. Those skilled in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. I can understand. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.
본 발명에 따르면, 소정 펄스 위치 집합이 각 브랜치에 할당된 트렐리스 구조를 이용하여, 음성 신호의 소정 신호와 가장 일치하는 펄스 위치들에 대응하는 경로를 선택함으로써, 코드북 탐색 과정에서의 계산량을 감소시킬 수 있다. 나아가, 트렐리스 구조의 초기 스테이트와 마지막 스테이트를 소정 개수로 제한함으로써 더욱 계산량을 감소시킬 수 있다.According to the present invention, by using a trellis structure in which a predetermined set of pulse positions is assigned to each branch, a path corresponding to pulse positions that most closely matches a predetermined signal of a voice signal is selected, thereby calculating the amount of computation in the codebook search process. Can be reduced. Furthermore, the computational amount can be further reduced by limiting the initial state and the last state of the trellis structure to a predetermined number.
또한 본 발명에 따르면, 트렐리스 구조를 이용함으로써, 기존의 대수 코드북 보다 확장된 구조의 코드북 구조를 사용할 수 있게 되어 계산량의 증가 없이도 음질 면에서 향상된 코드북 탐색을 수행할 수 있다. 특히 기존 대수북 코드와 같이 펄스 위치들이 배타적으로 분배된 트랙마다 펄스를 찾는 것이 아니라, 펄스 위치가 배타적인 복수 개의 소정 집합들의 합집합의 형태로 된 트랙마다 펄스를 찾음으로써 음질 면에서 향상된 코드북 탐색을 수행할 수 있다.In addition, according to the present invention, by using the trellis structure, it is possible to use a codebook structure of an extended structure than the existing algebraic codebook, and thus it is possible to perform an improved codebook search in terms of sound quality without increasing the amount of computation. In particular, the codebook search is improved in terms of sound quality by finding pulses for each track in the form of the union of a plurality of predetermined sets in which the pulse positions are exclusively distributed, as in the conventional algebra code. Can be done.
또한, 본 발명에 따르면, 소정 펄스 위치 집합이 각 브랜치에 할당된 트렐리스 구조를 이용하고, 상기 트레리스 구조의 스테이지들을 그룹화한 스테이지 그룹 단위로 펄스 위치의 조합에 대응하는 경로를 선택함으로써, 코드북 탐색 과정에서의 계산량이 감소되고, 펄스 간의 영향이 고려되므로 음질 면에서 향상된 고정 코드북 탐색을 수행할 수 있다.Further, according to the present invention, by using a trellis structure in which a predetermined set of pulse positions is assigned to each branch, and selecting a path corresponding to a combination of pulse positions in units of stage groups in which the stages of the trellis structure are grouped, Since the amount of calculation in the codebook search process is reduced and the influence between pulses is considered, an improved fixed codebook search can be performed in terms of sound quality.
Claims (20)
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200680025725XA CN101223580B (en) | 2005-07-13 | 2006-07-13 | Method and apparatus for searching fixed codebook |
| PCT/KR2006/002761 WO2007027005A1 (en) | 2005-07-13 | 2006-07-13 | Method and apparatus for searching fixed codebook |
| CN2012100315835A CN102568490A (en) | 2005-07-13 | 2006-07-13 | Method and apparatus for searching codebook |
| CN2012100316039A CN102592603A (en) | 2005-07-13 | 2006-07-13 | Method and apparatus for searching fixed codebook |
| US11/457,251 US8560306B2 (en) | 2005-07-13 | 2006-07-13 | Method and apparatus to search fixed codebook using tracks of a trellis structure with each track being a union of tracks of an algebraic codebook |
| US14/020,139 US8805681B2 (en) | 2005-07-13 | 2013-09-06 | Method and apparatus to search fixed codebook using tracks of a trellis structure with each track being a union of tracks of an algebraic codebook |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050063267 | 2005-07-13 | ||
| KR20050063267 | 2005-07-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070008413A true KR20070008413A (en) | 2007-01-17 |
| KR100813260B1 KR100813260B1 (en) | 2008-03-13 |
Family
ID=38010610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060064723A KR100813260B1 (en) | 2005-07-13 | 2006-07-11 | Method and apparatus for searching codebook |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US8560306B2 (en) |
| KR (1) | KR100813260B1 (en) |
| CN (3) | CN102592603A (en) |
| WO (1) | WO2007027005A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100530357C (en) | 2007-07-11 | 2009-08-19 | 华为技术有限公司 | Method for searching fixed code book and searcher |
| CN100578620C (en) * | 2007-11-12 | 2010-01-06 | 华为技术有限公司 | Method for searching fixed code book and searcher |
| US7974297B2 (en) | 2009-03-11 | 2011-07-05 | Sony Corporation | Quality of service queue management in home mesh network |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5701392A (en) | 1990-02-23 | 1997-12-23 | Universite De Sherbrooke | Depth-first algebraic-codebook search for fast coding of speech |
| US5659659A (en) * | 1993-07-26 | 1997-08-19 | Alaris, Inc. | Speech compressor using trellis encoding and linear prediction |
| US5602961A (en) | 1994-05-31 | 1997-02-11 | Alaris, Inc. | Method and apparatus for speech compression using multi-mode code excited linear predictive coding |
| US6263312B1 (en) * | 1997-10-03 | 2001-07-17 | Alaris, Inc. | Audio compression and decompression employing subband decomposition of residual signal and distortion reduction |
| US6185173B1 (en) | 1998-07-31 | 2001-02-06 | Cirrus Logic, Inc. | Sampled amplitude read channel employing a trellis sequence detector matched to a channel code constraint and a post processor for correcting errors in the detected binary sequence using the signal samples and an error syndrome |
| SE9802990L (en) * | 1998-09-04 | 2000-03-05 | Ericsson Telefon Ab L M | Speech recognition method and systems |
| KR100341398B1 (en) * | 2000-01-27 | 2002-06-22 | 오길록 | Codebook searching method for CELP type vocoder |
| US6701021B1 (en) | 2000-11-22 | 2004-03-02 | Canadian Space Agency | System and method for encoding/decoding multidimensional data using successive approximation multi-stage vector quantization |
| EP1213884B1 (en) * | 2000-12-04 | 2007-03-14 | STMicroelectronics N.V. | Process and device of sucessive value estimations of numerical symbols, in particular for the equalization of a data communication channel of information in mobile telephony |
| US6789059B2 (en) | 2001-06-06 | 2004-09-07 | Qualcomm Incorporated | Reducing memory requirements of a codebook vector search |
| KR20030092921A (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-06 | 주식회사 현대시스콤 | Method for searching of codebook index in voice system |
| KR100463559B1 (en) | 2002-11-11 | 2004-12-29 | 한국전자통신연구원 | Method for searching codebook in CELP Vocoder using algebraic codebook |
| KR100486732B1 (en) * | 2003-02-19 | 2005-05-03 | 삼성전자주식회사 | Block-constrained TCQ method and method and apparatus for quantizing LSF parameter employing the same in speech coding system |
| KR100556831B1 (en) * | 2003-03-25 | 2006-03-10 | 한국전자통신연구원 | Fixed Codebook Searching Method by Global Pulse Replacement |
| CN1240050C (en) * | 2003-12-03 | 2006-02-01 | 北京首信股份有限公司 | Invariant codebook fast search algorithm for speech coding |
-
2006
- 2006-07-11 KR KR1020060064723A patent/KR100813260B1/en not_active IP Right Cessation
- 2006-07-13 CN CN2012100316039A patent/CN102592603A/en active Pending
- 2006-07-13 WO PCT/KR2006/002761 patent/WO2007027005A1/en active Application Filing
- 2006-07-13 CN CN200680025725XA patent/CN101223580B/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-13 US US11/457,251 patent/US8560306B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-07-13 CN CN2012100315835A patent/CN102568490A/en active Pending
-
2013
- 2013-09-06 US US14/020,139 patent/US8805681B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8805681B2 (en) | 2014-08-12 |
| US8560306B2 (en) | 2013-10-15 |
| KR100813260B1 (en) | 2008-03-13 |
| CN101223580A (en) | 2008-07-16 |
| US20070016410A1 (en) | 2007-01-18 |
| CN101223580B (en) | 2012-04-18 |
| CN102592603A (en) | 2012-07-18 |
| US20140006023A1 (en) | 2014-01-02 |
| WO2007027005A1 (en) | 2007-03-08 |
| CN102568490A (en) | 2012-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8566106B2 (en) | Method and device for fast algebraic codebook search in speech and audio coding | |
| US5819213A (en) | Speech encoding and decoding with pitch filter range unrestricted by codebook range and preselecting, then increasing, search candidates from linear overlap codebooks | |
| JP3114197B2 (en) | Voice parameter coding method | |
| KR101370017B1 (en) | Improved coding/decoding of a digital audio signal, in celp technique | |
| KR100464369B1 (en) | Excitation codebook search method in a speech coding system | |
| US7249014B2 (en) | Apparatus, methods and articles incorporating a fast algebraic codebook search technique | |
| US20070150271A1 (en) | Optimized multiple coding method | |
| JPH08263099A (en) | Encoder | |
| KR100556831B1 (en) | Fixed Codebook Searching Method by Global Pulse Replacement | |
| US7302387B2 (en) | Modification of fixed codebook search in G.729 Annex E audio coding | |
| CA2192143C (en) | Speech coding device | |
| KR100813260B1 (en) | Method and apparatus for searching codebook | |
| EP1267328A2 (en) | Method of converting codes between speech coding and decoding systems, and device and program therefor | |
| KR100465316B1 (en) | Speech encoder and speech encoding method thereof | |
| Lee et al. | Global pulse replacement method for fixedcodebook search of ACELP speech codec | |
| Byun et al. | A fast ACELP codebook search method | |
| EP0483882B1 (en) | Speech parameter encoding method capable of transmitting a spectrum parameter with a reduced number of bits | |
| US6856955B1 (en) | Voice encoding/decoding device | |
| KR100576024B1 (en) | Codebook searching apparatus and method in a speech compressor having an acelp structure | |
| Byun et al. | An Embedded ACELP Speech Coding Based on the AMR‐WB Codec | |
| EP0753841B1 (en) | Speech parameter encoding method capable of transmitting a spectrum parameter at a reduced number of bits | |
| KR20010084468A (en) | High speed search method for LSP quantizer of vocoder | |
| Chen et al. | Switching search method for pulse assignment in ITU-T G. 729D | |
| Kim et al. | Designing Algebraic Trellis Vector Code as an Efficient Excitation Codebook for ACELP Coder | |
| Falahati et al. | A proposed fast ACELP codebook search |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130227 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140227 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150226 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160226 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170224 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |